水泥廠水泥庫群倉基礎設計的探討

李景旺（合肥水泥研究設計院 230051）

水泥廠水泥庫群倉基礎設計的探討

李景旺
（合肥水泥研究設計院 230051）

水泥庫群倉的基礎設計中，由于鋼筋砼筒倉特種結構中雙排群倉的星倉資源利用問題上沒有得到良好的解決，且我國目前對于水泥庫群倉的基礎設計還沒有出臺統一的規章制度，因此在設計中還存在諸多缺陷。本文主要以水泥廠為例，就其水泥庫群倉的基礎設計進行討論，希望能為之后的相關設計提供一些有建設性的意見。

水泥廠；水泥庫群倉；基礎設計

1.工程概況

該水泥廠位于長江與京杭大運河的交匯處，北臨長江。該水泥廠的建造面積為26000m2，其中包括原料庫、生料庫、熟料庫和水泥庫等。所有的單體工程都為鋼筋混凝土的筒倉特種結構，其中水泥庫是用10做單體工程組成，這些單體工程的直徑長為8.5米，高23米，均為雙排群倉所構成。

通過對該水泥廠所在區域進行地質勘察，發現其所在地區屬于低山丘陵，為長江Ⅱ級階地，高程在25米左右，場地內上部土層主要為粉質粘土，呈可一硬塑狀，屬于Q3下屬組的粘性土質，下伏基層主要由泥巖、粉砂質泥巖和火成巖組成，局部會出現灰巖，頂板埋深的起伏較大（詳情見表1）。

表1 各巖層的地質特征

2.水泥廠水泥庫群基礎設計的方案

按照原設計，將絕對標高設為24例，那么群倉中將會有4左星倉將無法被充分利用儲存水泥。其基礎埋深為2.5米，持力層為3成粉質粘土，通過“筒倉及基礎設計程序”可以算出其總垂直例為270069kn。如果選擇使用整版作為基礎，那么該基礎板的中心向外懸挑的距離應該為3米，基礎懸臂板根部抗剪的高度則為1.2米。由此可以推出，基礎班底配筋的板面應該為φ22@150，板底為φ25@125。為了讓星倉得到充分利用，故將原筒倉的總儲存水泥量從 14200kN提升為159600kN，四只星倉的庫容量共提升 17600kN，整體的容量提升了 12.4%。由于“筒倉及基礎設計程序”無法就星倉資源的群倉的荷載量進行直接計算，故本文采用假設法進行模擬設計，并從中選擇出最優的方案。

根據表2中的情況一，假設四只星倉中的儲量可以平均分到10座筒倉中，那么筒倉的高度必然要調整，且其總垂直例應等與星倉無儲料的筒倉的總重量與四只星倉物料的重量。但庫壁的外挑長度變為3.55米，如此一來就造成上部結構重心上移，需要的正本基礎配筋太大，非常不符合實際情況與設計經濟性要求。

情況二是假設將四只星倉中的儲料平均加到10座筒倉中，保證筒倉的高度不變，但需要調整儲料的自動，使其總垂直力應該為無儲料星倉的筒倉的重量和四只星倉儲料重量的總和。但其外挑長度會變為3.15米，需要的整版基礎配筋也比較大。雖然與情況一相比，其儲料自重調整為17.35，符合實際情況的需求，但仍不具備足夠的經濟性。

情況三是保持原設計中星倉為儲料時的筒倉參數，其絕對標高為24米，基礎深埋為2.5米。雖然持力層為3層粉質粘土，但地耐力也比較低。即便在星倉沒有儲料的情況下，其外挑長度也達到了3米。如此會給基礎懸挑板負筋造成很大的壓力，從而要加大對基礎投資的成本投入。但為了保證承建商的利益，有效的控制好成本的投入與運用，因此該情況可以排除。

情況四是在星倉儲料時，改變筒倉的設計參數。將其絕對標高定位25米，基礎深埋為1.5米，持力層選2成粉質粘土，如此便可以保證較高的地耐力。這種情況很好的將土層作為基礎持力層，能夠充分吧減輕平整場地和開挖基槽的土方工作量。通過計算得出將總垂直調整為 274124kN，儲料自重調整為 15.29，這樣外挑長度就能會變成2.5米，滿足設計的要求。

表2 四種假設模擬情況對比

通過對四種情況的詳細分析，本文最終選定情況四為基礎設計的方案。如此一來，其建設成本的投入將減少12.5%，在滿足實際情況的基礎長，大大實現了該方案的經濟性。

結論

按照情況四說設計的水泥庫群倉基礎設計方案施工，在施工結束后按照相關的標準和要求對沉降敏感的位置設置了基礎沉降的觀測點，并由專門的部門進行檢測，所獲得數據顯示施工質量合格。

水泥庫群倉的地質狀況一般都比較復雜，需要在其基礎設計中標出底標高處局部存在的填土和粉質粘土。因此需要開挖基槽，在局部地基還沒有達到持力層時，應盡快將填土成挖掘干凈，然后再向下挖500米，并用C20的毛石砼回填至設計所需要的標高。

在基礎設計中明確要求要提升筒倉的加載速率，且由于是雙排群倉，因此在筒倉使用的初級階段，各筒倉應該均勻的裝料并逐步加重期和在兩，最終實現在第一年所有的倉儲的無聊在總儲量的 70%以內。在完成施工后設置專門的沉降測量點，并委托專門的部門進行觀測，不僅是為了檢測技術質量，也是為了避免發生沉降情況，使得筒倉傾斜。

在進行水泥廠水泥庫群倉基礎設計時，既要考慮到原有建筑的結構、造型與使用功能，還要注意符合實際情況與施工的經濟性，從而制定出最為合理的設計方案。因水泥廠的建筑物大多數為特殊的結構，且荷載量大，容易造成搶糧的振動，體型也很大，所以在設計時切忌生搬硬套，要充分考慮建筑上部結構地基的條件，如一般基槽和基坑的挖掘深度不會超過4米，在軟土地基上可以使用換土進行加固等。只有充分考慮到施工環境、施工要求及有效成本控制，才能設計出同時具備操作性和經濟性的設計方案。

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